Redes de Computadores Nivel de Transporte: Introducción + UDP

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Ana María Padilla Roldán
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1 es de Computadores Nivel de Transporte: Introducción + UDP Área de Ingeniería Telemática Dpto. Automática y Computación

2 Hasta ahora Introducción a grandes rasgos > Internet > Arquitecturas de protocolos > TCP/IP El nivel de aplicación en Internet > Protocolos de aplicacion, aplicaciones comunes Siguiente paso: El nivel de transporte en Internet Transporte-1 2 /23

3 Objetivos Conceptos y principios del nivel de transporte > Multiplexación > Transporte fiable > Control de flujo > Control de congestion Estudio del nivel de transporte en Internet > Protocolos TCP y UDP Transporte-1 3 /23

4 Funciones del nivel de transporte Comunicación lógica entre aplicaciones Protocolo en los extremos (end-to-end) > segmentación > reensamblado 2 niveles de transporte en Internet > TCP (SOCK_STREAM) > UDP (SOCK_DGRAM) Transporte Canal lógico Transporte Transporte-1 4 /23

5 y transporte Nivel de red Comunicación lógica entre hosts Nivel de transporte Comunicación lógica entre procesos > mejora y utiliza la comunicación entre hosts App 1 App 1 Transporte Transporte Transporte-1 5 /23

6 Transporte en Internet Entrega fiable y en orden (TCP) > control de congestión > control de flujo > establecimiento de conexión Entrega no fiable, sin garantias de orden (UDP) > best-effort igual que IP En los dos casos > retardo no garantizado > ancho de banda no garantizado Transporte Transporte Transporte-1 6 /23

7 Funciones TCP/UDP Función común Multiplexación/demultiplexación de aplicaciones Funciones sólo UDP > Envio no orientado a conexión (Hoy) Funciones sólo TCP > Manejo de conexiones > Transporte fiable de datos > Control de flujo y de congestión Transporte-1 7 /23

8 Multiplexación y demultiplexación Un host con varias aplicaciones/programas/ procesos corriendo > El nivel de red envia los paquetes al nivel de red del ordenador destino > El nivel de transporte arbitra la comunicación entre diferentes aplicaciones > un nivel de red, un nivel de transporte, varias aplicaciones Aplicación 1 Aplicación 2 Aplicación 3 Aplicación 4 Transporte Transporte Emisor: recoger datos de distintas fuentes encapsular con información del origen Receptor: entregar a la aplicación (socket) correcta Transporte-1 8 /23

9 Multiplexación y demultiplexación El host recibe datagramas IP > Cada datagrama IP lleva una dirección IP de origen y de destino > Cada datagrama IP lleva un segmento del nivel de transporte > Cada segmento del niel de transporte lleva un puerto origen y destino (puerto: identificador de proceso/aplicación) El nivel de tranporte usa las direcciónes IP y los puertos para decidir a quien entrega los datos puerto origen Cabecera IP... cabecera de transporte Datos aplicación puerto destino Segmento del nivel de transporte Transporte-1 9 /23

10 Uso de los puertos Servidores usan puertos conocidos por el cliente > El cliente conoce la dirección del servidor y el puerto según el servicio ej: para cliente web: significa puerto 80 para cliente ssh: ssh significa puerto 22 > O bien el cliente puede permitir especificarlo ej: ssh -p > El IANA reserva el rango de puertos como well-known ports > Normalmente solo root tiene acceso a usar ese rango Rango de puertos registrados > El IANA lleva el registro de puertos asignados a servicios concretos Se reserva el rango para aplicaciones que registran puertos > Cualquier usuario puede pedir con bind() un puerto en este rango > El registro no prohibe a otros usar el puerto Vea las asignaciones en /etc/services Transporte-1 10 /23

11 Uso de los puertos Los clientes usan puertos efímeros > Si el cliente no hace bind() el sistema operativo le elige un puerto > Normalmente en el rango no reservado del IANA > Depende del sistema operativo (antiguamente en ) Normalmente el sistema operativo... > Requiere permiso de administrador para hacer bind() en > Elige puertos efimeros para los sockets que empiezan a enviar sin hacer bind() > No deja hacer bind() a un puerto si ya hay otro proceso que tiene un socket en ese puerto Esto quiere decir que no puede haber dos sockets en el mismo puerto? Salvo que sean varios sockets generados al hacer accept() sobre un socket de servidor, los sockets que devuelve accept() tienen el mismo puerto que el socket que los generó Transporte-1 11 /23

12 Demultiplexación no orientada a conexión Se extraen de la cabecera IP la dirección IP destino y de la cabecera UDP el puerto destino Se entregan los datos al socket identificado por la tupla (dirip destino, puerto destino) Paquetes provenientes de diferentes direcciónes origen y puertos origen se entregan al mismo socket sockets proceso 1 proceso S1 S2 S3 UDP Transporte-1 12 /23

13 Demultiplexación no orientada a conexión Ejemplo P2 P3 P1P1 SP: 6428 DP: 9157 SP: 6428 DP: 5775 SP: 9157 SP: 5775 client IP: A DP: 6428 server IP: C DP: 6428 Client IP:B La dirección origen y puerto origen permiten responder al cliente Transporte-1 13 /23

14 Demultiplexación orientada a conexión Cuando TCP recibe un paquete puede pertenecer a varias conexiones establecidas Varios sockets con el mismo puerto... proceso 1 proceso 2 proceso S4 CNX establecida S12y3 CNX establecida S5 TCP TCP TCP Se entrega al socket identificado por la 4-tupla (dirip origen, puerto origen, dirip destino, puerto destino) Transporte-1 14 /23

15 Demultiplexación orientada a conexión Ejemplo P1 P4 P5 P6 P2 P1P3 SP: 5775 DP: 80 S-IP: B D-IP:C SP: 9157 SP: 9157 client IP: A DP: 80 S-IP: A D-IP:C server IP: C DP: 80 S-IP: B D-IP:C Client IP:B Transporte-1 15 /23

16 Demultiplexación orientada a conexión Otro ejemplo P1 P4 P2 P1P3 SP: 5775 DP: 80 S-IP: B D-IP:C SP: 9157 SP: 9157 client IP: A DP: 80 S-IP: A D-IP:C server IP: C DP: 80 S-IP: B D-IP:C Client IP:B Transporte-1 16 /23

17 Nivel de transporte en Internet UDP (Hoy) TCP (Próxima clase) Transporte-1 17 /23

18 UDP: User Datagram Protocol UDP: User Datagram Protocol (RFC-768) Proporciona un servicio de transporte para aplicaciones sobre IP de tipo Best-Effort > Sin garantizar la entrega > Sin garantizar el orden de entrega > Mucho menos con tiempo o con ancho de banda garantizado > Lo unico que añade a IP es la multiplexación de aplicaciones y deteccion de errores?? No orientado a conexión > No hay establecimiento > Cada datagrama se trata independientemente (protocolo sin estado) Transporte-1 18 /23

19 UDP Por qué un protocolo como UDP? Es rapido: no hay establecimiento aunque no garantize el retardo no añade retardos innecesarios Es simple: no hay estado de conexión ni en el emisor ni en el receptor Poco overhead la cabecera UDP ocupa lo minimo posible Es eficiente: no hay control de congestión puede usar todo el ancho de banda que consigas Transporte-1 19 /23

20 UDP: detalles Formato del paquete puerto origen puerto destino longitud del segmento UDP > bytes checksum sólo 8 bytes de cabecera! segmento UDP puerto origen longitud 32 bits Cabecera IP... Datos aplicación puerto destino checksum Transporte-1 20 /23

21 UDP: checksum Cálculo del checksum > Se trata el segmento como serie de valores de 16 bits > Suma binaria en complemento a 1 + pseudo-cabecera con algunos campos de la cabecera IP (para proteger errores en las direcciones y el protocolo) + segmento UDP 32 bits dirección IP origen dirección IP destino 0s proto longitud UDP puerto origen puerto destino longitud checksum Datos aplicación Es el complemento a uno de la suma binaria en complemento a 1 en 16 bits del bloque de arriba De esta forma al hacer la suma binaria en complemento a 1 de un paquete correcto debe salir 0xFFFF Detecta errores en todo el segmento UDP (aunque no todos) Si UDP detecta errores en un paquete recibido no lo entrega Transporte-1 21 /23

22 UDP En que se usa UDP? Aplicaciones de streaming multimedia (audio/ video en tiempo real o audio/videoconferencia) > tolerantes a las pédidas y sensibles al ancho de banda Mensajes de DNS > bajo retardo y poco overhead SNMP (monitorización de red), RIP, DHCP... > poco overhead y protocolo sencillo Juegos en red > mínimo retardo posible Transporte-1 22 /23

23 Conclusiones El nivel de transporte proporciona comunicación lógica entre aplicaciones mejorando los servicios de IP Dos protocolos de transporte > TCP orientado a conexión y comunicación fiable con muchas prestaciones > UDP orientado a datagramas y con no demasiadas prestaciones pero gracias a ello + Simple de implementar, entrega rápida y más eficiente Próxima clase: TCP Transporte-1 23 /23

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